BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
HỒ HOÀN KIẾM
TÍNH TOÁN DÒNG CHẢY LŨ
VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN VẬN HÀNH
HỢP LÝ HỒ CHỨA THỦY ĐIỆN A LƯỚI
Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng công trình thủy
Mã số : 60 58 02 02
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Đà Nẵng - Năm 2015
Công trình được hoàn thành tại
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
Người hướng dẫn khoa học: TS. LÊ HÙNG
Phản biện 1: GS.TS. NGUYỄN THẾ HÙNG
Phản biện 2: TS. NGUYỄN CHÍ CÔNG
Luận văn được bảo vệ tại Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ
chuyên ngành kỹ thuật xây dựng công trình thủy họp tại Đại học Đà Nẵng
vào ngày 16 tháng 7 năm 2015.
* Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Công trình Thủy điện A Lưới do Công ty CP Thủy điện miền Trung
làm chủ đầu tư đặt trên địa bàn huyện A Lưới tỉnh Thừa Thiên Huế, Đập
chính được xây dựng trên Sông A Sap là phụ lưu cấp 3 của sông Mê Kông,
Nhà máy có công suất 170 MW.
Công trình đã đưa vào vận hành từ tháng 6/2012 đến nay. Việc vận
hành điều tiết lũ theo Quy trình vận hành hồ chứa được Bộ Công Thương
phê duyệt, tuy nhiên việc hành xả lũ trong những năm qua vẫn còn những
bất cập như việc xả lũ bằng lượng lũ đến theo quy trình không cắt lũ được
cho hạ du, lượng lũ về nhanh đã gây ra hiện tượng nước dềnh vượt thiết kế
gây ngập khu vực dân cư ở thượng nguồn do đặc điểm lòng hồ có đoạn co
hẹp ở giữa làm cho nước không thoát về cửa xả kịp. Đến nay, Nhà máy vẫn
chưa có một công cụ dự báo nào để phục vụ cho việc điều tiết lũ.
Với mong muốn xây dựng được bộ mô hình thủy văn dự báo dòng
chảy đến hồ, áp dụng tại đơn vị để có thể tính toán được quá trình lưu lượng
lũ đến phục vụ đắc lực cho công tác vận hành hồ chứa, giúp công ty khai
thác đạt được hiệu quả, nâng cao khả năng phát điện và làm giảm ngập lụt,
luận văn chọn đề tài: ’’Tính toán dòng chảy lũ và đề xuất phương án vận
hành hợp lý Hồ chứa thủy điện A Lưới”
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Xây dựng bộ thông số mô hình NAM cho lưu vực hồ chứa thủy
điện A Lưới nhằm phục vụ tính toán dòng chảy lũ đến hồ, cung cấp số liệu
cho bài toán vận hành điều tiết hợp lý hồ chứa.
- Xây dựng kịch bản vận hành điều tiết cho thủy điện A Lưới vào
mùa lũ bằng mô hình HEC-RESSIM.
2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Mô hình MIKE NAM và mô hình HEC-
RESSIM.
- Phạm vi nghiên cứu là lưu vực thượng nguồn hồ chứa thủy điện A
Lưới.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp phân tích thống kê
- Phương pháp mô hình toán
- Phương pháp kế thừa nghiên cứu
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Đối với tác giả và các cơ sở ứng dụng kết quả nghiên cứu: Xây
dựng được bộ thông số mô hình làm công cụ cho công tác tính toán dự báo
điều tiết hồ chứa vào mùa lũ.
- Đối với kinh tế - xả hội và môi trường:
Kết quả đề tài giúp cho đơn vị quản lý nâng cao hiệu quả trong vận
hành điều tiết hồ chứa, đảm bảo an toàn công trình và giảm thiểu ảnh hưởng
đối với vùng thượng hạ du hồ chứa.
6. Bố cục của đề tài
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Đặc điểm tự nhiên và dòng chảy hồ chứa Thuỷ điện A
Lưới
Chương 3: Cơ sở lý thuyết mô hình thủy văn và vận hành hồ chứa
Chương 4: Ứng dụng mô hình MIKE NAM tính toán dòng chảy lũ và
HEC-RESSIM tính toán điều tiết hồ chứa
Kết luận và kiến nghị
3
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH DỰ BÁO LŨ VÀ VẬN HÀNH HỒ
CHỨA
Dự báo thuỷ văn là công việc rất khó, để có giá trị dự báo đảm bảo tin
cậy đòi hỏi phải vận dụng các kiến thức liên quan Khí tượng, Thuỷ văn,
Thuỷ lực và máy tính v.v.. Kết quả dự báo chính xác sẽ đem lại những hiệu
quả rất rõ rệt về kinh tế, xã hội, v.v... Theo thời gian, dự báo có các loại: dự
báo ngắn hạn, dự báo dài hạn hoặc dự báo hạn vừa. Bản tin dự báo thuỷ văn
chỉ có giá trị sử dụng khi nó được chuyển đến người sử dụng kịp thời.
1.1.1. Tình hình nghiên cứu dự báo lũ lụt trên thế giới
1.1.2. Tình hình nghiên cứu dự báo lũ lụt ở Việt Nam
1.1.3. Sự cần thiết tính toán dòng chảy lũ trên lưu vực Hồ chứa
Thủy điện A Lưới
Khi nhà máy được đưa vào vận hành, Công ty cổ phần Thủy điện
miền Trung đã chủ động khảo sát và lập 3 trạm đo mưa trên lưu vực và thuê
nhân công địa phương đo quan trắc và báo về công ty hàng ngày bằng tin
nhắn điện thoại, tuy nhiên đây mới là bước thu thập số liệu. Hiện tại Thủy
điện A Lưới chưa có một công nghệ dự báo và tính toán lũ nào có cơ sở
khoa học, nên việc tính toán dòng chảy lũ đến Hồ chứa thủy điện A Lưới là
rất cần thiết.
1.2. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CÁC MÔ HÌNH VÀ VẬN HÀNH HỒ
CHỨA ÁP DỤNG VÀO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN A LƯỚI
1.2.1. Lựa chọn mô hình MIKE NAM để tính toán dòng chảy lũ
Lưu vực hồ chứa Thủy điện A Lưới là lưu vực nhỏ, tình hình tài liệu
khí tượng thủy văn thu thập được đến hiện tại phục vụ nghiên cứu dự báo
chưa thật dài và đầy đủ, nên việc chọn mô hình NAM để dự báo sẽ thuận lợi
hơn so với các mô hình khác vì:
4
- Mô hình sử dụng các hệ thức toán học đơn giản để chuyển đổi mưa
thành dòng chảy, ít thông số và dễ sử dụng.
- Là mô hình với thông số tập trung nên không yêu cầu nhiều và chi
tiết về số liệu đầu vào.
- Đã được áp dụng để dự báo lũ cho nhiều lưu vực sông ở Miền Trung
và Tây Nguyên và cho kết quả dự báo với độ tin cậy khá cao.
Với những nhận xét được trình bày ở trên thì mô hình thủy văn NAM
là lựa chọn phù hợp để tính toán dòng chảy lũ cho hồ chứa nhà máy thủy
điện A Lưới.
1.2.2. Lựa chọn mô hình HEC-RESSIM để mô phỏng các kịch
bản điều tiết vận hành hồ chứa
Trên cơ sở kết quả tính toán dòng chảy lũ từ mô hình MIKE NAM, tôi
sử dụng Mô hình điều tiết hệ thống hồ chứa HEC-RESSIM, dùng để tính
toán các kịch bản điều tiết hồ chứa theo các mục tiêu để ra.
Chương trình có hệ thống giao diện đồ hoạ tiện ích, dễ sử dụng và rất
thích hợp cho đào tạo, hướng dẫn nghiên cứu mô phỏng hệ thống điều hành
và kiểm soát lũ bằng hồ chứa đơn và hệ thống hồ chứa nối tiếp hoặc song
song.
1.3. VẤN ĐỀ LUẬN VĂN TẬP TRUNG GIẢI QUYẾT
Tìm được bộ thông số mô hình NAM có độ tin cậy để tính toán dòng
chảy lũ cho lưu vực.
Với bộ thông số tìm được sau khi đem kiểm định cho các trận lũ, ta có
thể dùng nó để dự báo dòng chảy về hồ khi có số liệu mưa, bốc hơi.
Trên cơ sở bộ thông số và kết quả dự báo thử nghiệm, luận văn mô
phỏng các kịch bản điều tiết nhằm nâng cao hiệu quả trong công tác vận
hành cho đơn vị quản lý.
5
CHƯƠNG 2
ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN VÀ DÒNG CHẢY HỒ CHỨA
THỦY ĐIỆN A LƯỚI
2.1. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN LƯU VỰC SÔNG A SÁP
Lưu vực sông A Sáp là phụ lưu cấp 3 của hệ thống sông Mê Kông bắt
nguồn từ dãy núi cao 1200m trên đỉnh Trường Sơn, tại biên giới Việt – Lào.
Ở thượng nguồn, sông A Sáp chảy theo hướng Đông Nam - Tây Bắc, khi
nhập với phụ lưu bên bờ phải là sông Tà Rình dòng chảy chuyển theo
hướng Đông sang Tây, đến biên giới Việt – Lào có phụ lưu bờ phải là sông
A Lin, sau đó theo sông Xê Xáp chảy theo hướng Đông Bắc – Tây Nam,
đến hợp lưu với sông Sê Lôn bên bờ trái rồi chảy vào sông Xê Kông, một
nhánh lớn của hệ thống sông Mê Kông trên lãnh thổ nước Lào.
Bảng 2.2. Đặc trưng hình thái lưu vực sông
TT Tuyến Flv Lsc Js Hbqlv Bbqlv D
(km2) (km) (%o) (m) (km) (km/km2)
A Lưới 331 43 11.47 764 7.70 0.99 1
2.2. ĐẶC ĐIỂM KHÍ HẬU LƯU VỰC
Lưu vực sông A Sáp nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa. Chế độ gió
mùa cùng với đặc điểm địa lý, địa hình đã tạo nên khí hậu của lưu vực với
các đặc điểm sự tương phản sâu sắc giữa mùa mưa và mùa khô trên khu
vực.
2.2.1. Chế độ nhiệt
2.2.2. Chế độ ẩm
2.2.3. Chế độ gió
2.2.4. Chế độ bốc hơi
6
2.2.5. Chế độ mưa
2.3. ĐẶC ĐIỂM THỦY VĂN
2.3.1. Dòng chảy năm tại các trạm thủy văn lân cận lưu vực
Dòng chảy năm thiết kế tại tuyến đập được tính toán và phân tích trên
cơ sở các trạm thủy văn lân cận lưu vực Sông A Sáp bao gồm:
Trạm thủy văn Thượng Nhật trên sông Tả Trạch
Trạm thủy văn Cổ Bi trên Sông Bồ,
Trạm thủy văn Bình Điền trên sông Hữu Trạch,
Trạm thủy văn Gia Vòng trên sông Bến Hải,
2.3.2. Dòng chảy năm tại tuyến công trình
Do lưu vực A Sap chưa có trạm thủy văn, vì vậy tính toán dòng chảy
năm đến tuyến công trình theo lưu vực tương tự là Thượng Nhật.
2.3.3. Dòng chảy bùn cát
Trong lưu vực tuyến công trình thủy điện A Lưới không có trạm đo
bùn cát. Dựa vào số liệu quan trắc bùn cát của các trạm lân cận để tính toán
bùn cát cho tuyến công trình.
2.4. ĐẶC ĐIỂM LŨ LỤT SÔNG A SÁP
Dựa vào chỉ tiêu vượt trung bình làm tiêu chuẩn phân mùa thủy văn,
thì mùa lũ trên lưu vực sông A Sap từ tháng X đến tháng XII, tuy nhiên
năm có lũ sớm có thể xuất hiện vào tháng IX.
Bảng 2.19. Các đặc trưng dòng chảy năm tại tuyến đập (1977-2012)
Qp (m3/s) Tuyến N Cv Cs F (km2) Q0 (m3/s) M0 (l/s.km2) 10% 50% 90%
A Lưới 331 28 27.1 81.9 0.32 0.32 38.6 26.6 16.2
7
CHƯƠNG 3
CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH THỦY VĂN VÀ VẬN HÀNH
HỒ CHỨA
3.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH MIKE NAM
Mô hình NAM là mô hình thuỷ văn mô phỏng quá trình mưa - dòng
chảy diễn ra trên lưu vực. Là một mô hình toán thủy văn, mô hình NAM
bao gồm một tập hợp các biểu thức toán học đơn giản để mô phỏng các quá
trình trong chu trình thuỷ văn. Mô hình NAM là mô hình nhận thức, tất
định, thông số tập trung. Đây là một môđun tính dòng chảy từ mưa trong bộ
phần mềm thương mại MIKE 11 do Viện Thủy lực Đan Mạch xây dựng và
phát triển.
Cấu trúc mô hình NAM được xây dựng trên nguyên tắc các hồ chứa theo chiều thẳng đứng và các hồ chứa tuyến tính, gồm có 5 bể chứa theo chiều thẳng đứng như hình 3.1. Các bể chứa gồm:
- Bể chứa tuyết tan - Bể chứa mặt - Bể sát mặt hay bể tầng rễ cây - Bể chứa ngầm tầng trên và bể chứa ngầm tầng dưới
8
Hình 3.1. Cấu trúc của mô hình NAM [21]
Thành phần cơ bản của mô hình Lượng trữ bề mặt: Lượng trữ tầng rễ cây hay lượng trữ của tầng thấp Bốc thoát hơi nước Dòng chảy mặt Dòng chảy sát mặt Diễn toán dòng chảy mặt và dòng sát mặt Lượng gia nhập nước ngầm Độ ẩm chứa trong đất Điều kiện ban đầu của mô hình: - U là lượng nước ban đầu trong bể chứa mặt (mm) - L là lượng nước ban đầu trong bể chứa tầng dưới (mm)
9
- QOF cường suất dòng chảy mặt sau khi diễn toán qua bể chứa tuyến
tính (mm/h).
- QIF cường suất dòng chảy sát mặt khi qua bể chứa tuyến tính
(mm/h)
- BF cường suất dòng chảy ngầm (mm/h)
Các thông số cơ bản của mô hình:
- Umax : Lượng trữ bề mặt tối đa
- Lmax: Lượng trữ tối đa tầng đáy
- CQOF: Hệ số dòng chảy tràn không có thứ nguyên
- CQOF chia lượng mưa thừa thành dòng chảy và lượng ngấm, dùng
để hiệu chỉnh thông số đỉnh lũ.
- CKIF: hằng số thời gian dòng chảy sát mặt
- TOF, TIF: là giá trị ngưỡng sinh dòng chảy sát mặt và dòng chảy
ngầm
- Umax, Lmax: Thông số khả năng chứa tối đa của các bể chứa tầng
trên và tầng dưới.
CK1,2, CKBF: là các hằng số thời gian về thời gian tập trung nước.
3.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH HEC-RESSIM
3.2.1. Mục đích
3.2.2. Nguyên lý
Nguyên lý tính toán điều tiết dòng chảy trong hồ chứa dựa vào hệ
phương trình cân bằng nước và phương trình động lực cùng với các đường
đặc trưng, tham số mô tả đặc tính của hệ thống công trình
3.2.3. Cấu trúc mô hình
+ Môđun thiết lập lưu vực: cung cấp 1 sườn chung để thiết lập và
định nghĩa lưu vực nghiên cứu cho các ứng dụng khác nhau. Một lưu vực
bao gồm hệ thống sông suối, các công trình thuỷ lợi (hồ chứa, đập chắn, dẫn
10
dòng), vùng ảnh hưởng ngập lụt,…. và hệ thống các trạm quan trắc đo đạc
thuỷ văn, khí tượng. Trong môđun này khi tổng hợp các hạng mục thì phải
mô tả được tính chất vật lý của lưu vực. Ta có thể nhập các bản đồ từ ngoài
vào để thiết lập 1 lưu vực mới. Xác định đơn vị, các lớp bao gồm các thông
tin chung về lưu vực, liên kết giữa các sông và các thành phần định hình.
+ Môđun mạng lưới hồ: xây dựng sơ đồ mạng lưới sông, mô tả các
thành phần vật lý, điều hành của hồ chứa và các phương án lựa chọn cần
phân tích trong môđun này. Dựa vào các định hình mô tả ở môđun trên để
tạo cơ sở cho 1 hệ thống hồ chứa hoàn chỉnh. Các tuyến sông và các mạng
lưới hệ thống công trình có thể được đưa thêm vào và hoàn thành các mối
liên hệ trong mạng lưới cần ứng dụng. Khi hoàn thành xác định mạng lưới,
các số liệu mô tả vật lý hệ thống công trình và phương án điều hành thì các
lựa chọn phương án chạy cho bài toán bao gồm: định hình hệ thống, xác
định mạng lưới hồ, tập hợp các phương án điều hành, điều kiện ban đầu và
số liệu đầu vào của bài toán.
+ Môđun mô phỏng: Phần tính toán và hiển thị kết quả được thực
hiện trong môđun này. Trước hết phải tạo ra 1 cửa sổ thời gian mô phỏng,
thời đoạn tính toán và sau đó các thành phần lựa chọn sẽ được phân tích. Ta
cũng có thể lựa chọn các phương án, nhập và sửa số liệu, các đặc tính của
các thành phần tham gia trong hệ thống. Khi mô phỏng được thực hiện qua
việc tính toán và phân tích kết quả sử dụng đồ hoạ và biểu bảng.
11
CHƯƠNG 4
ỨNG DỤNG MÔ HÌNH NAM TÍNH TOÁN DÒNG CHẢY LŨ VÀ
MÔ HÌNH HEC-RESSIM TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA
4.1. XÂY DỰNG BỘ THÔNG SỐ MÔ HÌNH NAM ĐỂ DỰ BÁO
DÒNG CHẢY LŨ VỀ HỒ CHỨA THỦY ĐIỆN A LƯỚI
4.1.1. Áp dụng mô hình NAM tính toán dòng chảy lũ trên lưu vực
A Lưới
a. Dữ liệu đầu vào
+ Số liệu mưa, bốc hơi:
Dùng tài liệu mưa của trận lũ ngày 14 - 15/10/2013 để xây dựng và
hiệu chỉnh thông số mô hình.
Bỏ qua tổn thất bốc hơi của lưu vực nghiên cứu do vào mùa mưa
lượng bốc hơi không đáng kể.
Lượng mưa trung bình lưu vực tính từ số liệu 3 trạm mưa trong lưu
vực. Trọng số mưa của các tiểu lưu vực theo đa giác Thiessen.
Kết quả tính toán trọng số của trạm đo mưa thể hiện trong hình 4.1 và
bảng 4.1.
Hình 4.1. Chia lưu vực tính toán trọng số trạm mưa theo phương pháp đa
giác Thiessen
12
Bảng 4.2. Trọng số mưa của các tiểu lưu vực theo đa giác Thiessen.
Tên trạm Tỷ lệ %
Trạm đo Khu Tái định cư (TĐC) Trạm đo Hồng Quảng (HQ) Trạm đo tại Đập tràn (ĐẬP) Tổng Diện tích lưu vực f (km2) 183,93 91,44 56,36 331,73 55,4 27,6 17,0 100
+Số liệu dòng chảy: Dùng số liệu quan trắc lũ năm 2013 tại trạm đo
quan trắc mực nước đập tràn và số liệu của phòng điều khiển trung tâm Nhà
máy thuỷ điện A Lưới Công ty cổ phần Thuỷ điện miền Trung để xây dựng
bộ thông số mô hình.
b. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình
Tiến hành hiệu chỉnh mô hình mưa – dòng chảy trong MIKE NAM tại
lưu vực A Lưới tính đến tuyến đập hồ chứa cho trận lũ từ ngày14 đến ngày
15 tháng 10 năm 2013 và kiểm định lại cho trận lũ từ ngày 14 đến ngày 16
tháng 11 năm 2013 và trận lũ từ ngày 2 đến ngày 3 tháng 12 năm 2014 ta dò
tìm được bộ thông số như bảng 4.2.
Bảng 4.3. Bảng chọn bộ tham số mô hình thuỷ văn Thuỷ điện A Lưới
Umax Lmax CQOF CKIF CK1.2 TOF TIF 0.9 999.8 13.4 0.85 140 0.7 17 TG CKBF 1118 0.943
+ Kết quả hiệu chỉnh mô hình NAM cho trận lũ từ ngày 14 đến ngày 15
tháng 10 năm 2013.
13
Hình 4.5. Kết quả hiệu chỉnh mô hình trận lũ từ ngày 14 đến ngày 15 tháng
10 năm 2013
+ Kết quả kiểm định mô hình NAM cho trận lũ từ ngày 14 đến ngày 16
14
tháng 11 năm 2013.
Hình 4.6. Kết quả kiểm định mô hình trận lũ từ ngày 14 đến ngày 16 tháng
11 năm 2013
+ Kết quả kiểm định mô hình trận lũ từ ngày 2 đến ngày 3 tháng 12
năm 2014.
15
Hình 4.7. Kết quả kiểm định mô hình trận lũ từ ngày 2 đến ngày 3 tháng 12
năm 2014
16
Bảng 4.4. Kết quả chỉ số NASH
Chỉ số NASH
Kiểm định Kiểm định Hiệu chỉnh
Trọng số trạm trận lũ từ trận lũ từ trận lũ từ Lưu vực đo mưa 2.12.2014 14.11.2013 14.10.2013
đến đến đến
3.12.2014 16.11.2013 15.10.2013
TĐC(0,554);
HQ(0,276); 0,873 0,808 0,893 A Lưới F=331 km2
ĐẬP(0,170)
4.1.2. Đánh giá kết quả
- Bộ thông số tìm được qua hiệu chỉnh cho trận lũ ngày 14-
15/10/2013, kiểm định lại cho 2 trận lũ ngày 14-16/11/2013 và 2-3/12/2014
cho kết quả chỉ số NASH tương đối cao, hình dạng đường quá trình lưu
lượng là tương đối phù hợp.
- Việc hiệu chỉnh thông số mô hình trận lũ cho thấy các thông số ban
đầu và hệ số dòng chảy lũ có độ nhạy hơn, tác giả đã hiệu chỉnh tập trung ở
hai thông số này để cho ra kết quả khá tốt.
- Với bộ thông số Mô hình NAM đã tìm được từ đó ta có thể tính toán
lưu lượng dòng chảy đến lưu vực A Lưới từ lượng mưa.
- Việc tìm được bộ thông số lũ cho A Lưới là cơ sở để xây dựng các
kịch bản điều tiết hợp lý cho hồ chứa thủy điện A Lưới vào mùa lũ.
4.1.3. Dự báo thử nghiệm
a. Lựa chọn trận lũ thử nghiệm
Thử nghiệm với trận lũ lớn xảy ra từ ngày 14 đến ngày 15 tháng 10
năm 2013, bắt dầu từ 15 giờ ngày 14/10 đến 20 giờ ngày 15/10 năm 2013.
17
Trận lũ này có số liệu tương đối đầy đủ.
b. Tính toán dự báo thử nghiệm
* Sơ đồ quá trình dự báo 3h, 4h, 6h:
STT
Nội dung công việc
Mô tả
1
Thu thập lượng mưa thực đo, Số liệu dòng chảy Q-t,
Thu thập số liệu khí tượng, thuỷ văn
2
Tính toán mô hình thuỷ văn NAM
Khởi động mô hình NAM, sử dụng bộ thông số đã chọn mô phỏng lưu lượng dự báo 3h, (4h, 6h) từ mưa
3
Đánh giá kết quả dữ liệu, thông số
Đánh giá kết quả dự báo, so với đường quá trình thực đo, hiệu chỉnh thông số để có chỉ số NASH tin cậy nhất, thảo luận nhận định đỉnh lũ.
4
Tĩnh toán mô phỏng mô hình điều tiết lũ, (HEC-RESSIM)
Nhận dạng sẽ có lũ đến được dự báo trước khoảng 3 (4,6) giờ (dự báo bằng mô hình thủy văn MIKE NAM), tính toán mô phỏng để đưa ra phương án điều tiết.
Ra bản tin dự báo
5
Cung cấp số liệu dự báo 3h, (4h, 6h) cho nhà quản lý và các cơ quan liên quan.
Lưu số liệu
Lưu số liệu vào hệ thống để theo dõi.
6
18
Hình 4.9. Đường quá trình lưu lượng dự báo
Đánh giá và chọn phương án:
Dự báo thử nghiệm cho 3 phương án là 3h, 4h và 6h, dự báo 3 giờ và
4 giờ cho kết quả gần giống nhau, đường mô phỏng tương đối sát với đường
thực đo, thời gian trễ ban đầu là 2 giờ và không trễ khi lũ đạt đỉnh.
Với dự báo 6 giờ, thời gian dự báo khá dài và đường quá trình mô
phỏng đỉnh lũ không phù hợp với đường thực đo.
Để thuận tiện cho công tác dự báo, đo mưa và chủ động trong công tác
vận hành thì luận văn chọn phương án dự báo 4 giờ để dự báo lưu lượng về
hồ phục vụ cho công tác điều tiết vận hành.
4.2. CÁC TRƯỜNG HỢP ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA THỦY ĐIỆN A
LƯỚI BẰNG MÔ HÌNH HEC-RESSIM
4.2.1. Giới thiệu
Đặc điểm của hồ chứa thủy điện A Lưới là hạ lưu hồ nằm phần lớn
trên địa phận bên Lào, bên cạnh do đặc điểm địa hình lòng hồ có vị trí dạng
19
thắt cổ chai, nên khi xảy ra lũ lớn nếu duy trì mực nước hồ cao thì sẽ ảnh
hưởng lớn đến ngập lụt ở thượng lưu đập, đây là điều đã xảy ra lũ năm
2013. Do đó phải điều tiết hồ chứa chứa sao cho vừa cắt lũ hạ du, vừa
không gây ngập lụt ở thượng nguồn và cũng đảm bảo mực nước hồ phục vụ
phát điện.
4.2.2. Các trường hợp tính toán
Để có cơ sở đối chiếu và tìm ra phương án hợp lý cho hồ chứa thuỷ
điện A Lưới chúng tôi sẽ tính toán điều tiết với các phương án sau.
- Phương án 1: Điều tiết lũ với mực nước hồ giữ nguyên (Qxả=Qđến) và
chỉ cắt phần đỉnh lũ cho hạ du.
- Phương án 2: Nhận dạng sẽ có lũ đến được dự báo trước khoảng (4-6)
giờ (dự báo bằng mô hình thủy văn MIKE NAM) và sẽ xả trước để tạo dung
tích, lúc đó để cắt đỉnh lũ hiệu quả sẽ duy trì Qđến = Qxả, và sẽ cắt lũ tại một
điểm dự báo đỉnh lũ (4-6 giờ).
- Phương án 3: Điều tiết sao cho cắt được đỉnh lũ lớn nhất, (điều tiết
sao cho Qxả max nhỏ nhất) và đảm bảo mực nước hồ không cao hơn mực
nước dâng bình thường.
- Phương án 4: Điều tiết Qxả sao cho hạ mực nước hồ xuống MNC, đến
khi dự báo trước (4-6) giờ, đường quá trình lũ đến bắt đầu hạ xuống, lúc đó
để an toàn cho việc phát điện thì sẽ tận dụng đường lũ xả để tích nước, sao
cho mực nước hồ bằng mực nước dâng bình thường.
4.2.3. Mô phỏng tính tính toán cho hồ chứa thủy điện A Lưới
Kết quả điều tiết hồ chứa theo phương án 1
20
Hình 4.11. Vận hành điều tiết hồ chứa thủy điện A Lưới với phương án 1
bằng mô hình HEC-RESSIM
Kết quả điều tiết hồ chứa theo phương án 2
Hình 4.12. Vận hành điều tiết hồ chứa thủy điện A Lưới với phương án 2
bằng mô hình HEC-RESSIM
21
Kết quả điều tiết hồ chứa theo phương án 3
Hình 4.13. Vận hành điều tiết hồ chứa thủy điện A Lưới với phương án 3
bằng mô hình HEC-RESSIM
Kết quả điều tiết hồ chứa theo phương án 4
Hình 4.14. Vận hành điều tiết hồ chứa thủy điện A Lưới với phương án 4
bằng mô hình HEC-RESSIM
22
Bảng 4.6. Mực nước và lưu lượng điều tiết của các phương án
Phương án 1
Phương án 2 Phương án 3 Phương án 4
553
553
553
553
553
551.9
550.4
549
2698.9
2698.9
2698.9
2698.9
2350
1950
1500
1850
Mực nước hồ ban đầu Mực nước hạ thấp Lưu lượng đỉnh lũ Lưu lượng cắt lũ Nhận xét:
Qua 4 phương án tính toán ta có nhận xét như sau:
Phương án 1 là phương án điều tiết nhằm duy trì mực nước hồ và chỉ
cắt phần đỉnh lũ, phương án này không an toàn cho thượng và hạ lưu, chỉ an
toàn cho mục tiêu giữ nước phát điện của Nhà máy.
Phương án 2 là phương án điều tiết tương đối phù hợp để đảm bảo
giảm ngập ở thượng lưu, việc xả lũ với lưu lượng không quá lớn, sẽ không
làm mất an toàn trong quá trình xả lũ cho hạ lưu.
Phương án 3 tuy có thể cắt được đỉnh lũ cho hạ du lớn hơn phương án 2, tuy nhiên việc xả lũ tăng đột ngột từ 0 m3/s đến 1500 m/3s có thể không
an toàn cho hạ lưu.
Phương án 4 là phương án hạ thấp mực nước hồ đến mực nước chết,
tuy nhiên để hạ thấp mực nước hồ thì phải xả với lưu lượng lớn, có thể làm
cho mực nước hạ lưu ngập lớn, cũng như phương án 3 có thể làm mất an
toàn hạ du.Tuy nhiên qua phương án này ta thấy nếu quá trình dự báo dòng
chảy đến hồ không chính xác làm cho mực nước hồ hạ thấp, thì ta hoàn toàn
dựa vào đường quá trình lũ xuống để tích nước cho đầy hồ.
Do đó để phù hợp với đặc điểm của hồ chứa nhà máy thì việc vận
hành hồ chứa ở đây kiến nghị theo phương án 2, vừa hạ thấp mực nước
thượng lưu, vừa xả lũ an toàn cho hạ du.
23
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
Luận văn đã áp dụng mô hình thủy văn MIKE NAM để tính toán mô
phỏng, tìm được bộ thông số mô hình thông qua trận lũ ngày 14-15 tháng 10
năm 2013. Với bộ thông số mô hình đã được kiểm định lại cho hai trận lũ
năm 2013 và 2014, là cơ sở ban đầu để đơn vị vận hành hồ chứa có thể tham
khảo phục vụ công tác dự báo lũ cho hồ chứa thuỷ điện A Lưới, từ đó có thể
đưa ra các phương thức vận hành hợp lý nhằm nâng cao hiệu quả phát điện
cũng như giảm thiểu ngập lụt.
Với bộ thông số đã xây dựng, luận văn đã đưa ra các phương án dự
báo thử nghiệm 3h, 4h, 6h, đã đánh giá tính trễ của đỉnh lũ và đề xuất chọn
thời gian thử nghiệm 4 giờ để làm công tác dự báo.
Luận văn đã áp dụng mô hình mô phỏng HEC – RESSIM trong mô
phỏng điều tiết hồ A Lưới. Kết quả đạt được đã chứng minh tính hiệu quả
vận hành thông qua điều tiết lũ cho trận lũ 2013 đồng thời đưa ra được quy
tắc vận hành ứng với trường hợp hạ thấp mực nước đón lũ và tích nước đầy
hồ phục vụ phát điện.
2. Kiến nghị
Việc đo đạc số liệu lưu lượng lũ về hồ chứa dựa vào mực nước hiện
nay cũng còn tồn tại một số vấn đề như vị trí đặt thiết bị đo mực nước chưa
hợp lý chưa tính đến nước dềnh khi lũ về nhanh. Hướng nghiên cứu tiếp
theo của đề tài là bố trí hợp lý vị trí đo mực nước để tính lượng lũ về và
kiểm định thêm một số trận lũ để tăng độ chính xác của bộ thông số mô
hình trong công tác dự báo.
Để đưa ra kết quả điều tiết chính xác hơn cần tính toán kiểm định
thêm nhiều trận lũ trong những năm tiếp theo để đưa ra từng mức cao trình
24
hạ thấp mực nước đón lũ hợp lý ứng với từng trường hợp tấn suất lũ về như
phương án 2 trong phần mô phỏng điểu tiết bằng mô hình HEC-RESSIM
mà tác giả kiến nghị.
